工业催化之第十一章.ppt

工业催化工业催化Catalysis in Industrial ProcessesCatalysis in Industrial Processes襄樊学院化学工程与食品科学学院授课人:胡若飞第第11章章 工工业业催化催化剂剂的的评评价价和宏和宏观观物性的物性的测试测试2引引 言言q 评估工业催化剂实际价值评估工业催化剂实际价值(性能性能)的指标的指标3活性活性;选择性选择性;寿命寿命;价格价格;环保性能环保性能;工工业业上上催催化化剂剂的的活活性性、选选择择性性、寿寿命命等等一一系系列列反反映映催催化化剂剂实实际际性性能能的的指指标标是是由由催催化化剂剂的的组组成成、结结构构、物物化化性性能能，特特别别是是由由催催化化剂剂表表面面原原子子的的配配位位状状态及其相互作用决定的态及其相互作用决定的4q 催化剂的表征的目的催化剂的表征的目的-在于确定在于确定活性、选择性、寿命等一系列活性、选择性、寿命等一系列指标中指标中的一个或几个的一个或几个1)1)理理论论上上：实实验验室室催催化化剂剂测测定定活活性性的的条条件件应应该该与与催催化剂的实际应用条件完全相同；化剂的实际应用条件完全相同；2)2)实际上：实验室内小规模地进行；实际上：实验室内小规模地进行；3)3)要求：将两种规模下获得的数据加以关联要求：将两种规模下获得的数据加以关联q 评评价价催催化化剂剂的的活活性性时时必必须须弄弄清清催催化化反反应应器器的的性性能能，以便正确判断数据的意义以便正确判断数据的意义催化剂活性测试的基本概念催化剂活性测试的基本概念511.1一、活性测试的目标一、活性测试的目标 催化剂制造商或用户进行的常规质量控制检验；催化剂制造商或用户进行的常规质量控制检验；快速筛选大量催化剂，以便为特定的反应确定一快速筛选大量催化剂，以便为特定的反应确定一个催化剂评价的优劣；个催化剂评价的优劣；更详尽地比较几种催化剂。在最接近于工业应用更详尽地比较几种催化剂。在最接近于工业应用的条件下进行测试，确定催化剂的最佳操作区域；的条件下进行测试，确定催化剂的最佳操作区域；测定特定反应的机理；测定特定反应的机理；测定在特定催化剂上的反应的动力学；测定在特定催化剂上的反应的动力学；模拟工业反应条件下催化剂的连续长期运转模拟工业反应条件下催化剂的连续长期运转6二、评价催化剂活性的一般参量二、评价催化剂活性的一般参量 在给定的反应温度下原料达到的转化率；在给定的反应温度下原料达到的转化率；原料达到给定转化程度所需的温度；原料达到给定转化程度所需的温度；在给定条件下的总反应速率；在给定条件下的总反应速率；在特定温度下对于给定转化率所需的空速；在特定温度下对于给定转化率所需的空速；由体系的试验研究所推导的动力学参数由体系的试验研究所推导的动力学参数7三、实验室活性测试反应器的类型及应用三、实验室活性测试反应器的类型及应用q 基本反应器（三种理想反应器）基本反应器（三种理想反应器）8 -正正确确选选择择反反应应器器是是任任何何催催化化剂剂活活性性测测试试的的一一个个决决定定性性步步骤骤。任任何何一一个个体体系系不不可可能能总总是是理理想想的的。选选择择实实验验室室反反应应器器最最适适合合的的类类型型，主主要要取取决决于于反反应应体体系系的的物物理理性性质质、反反应应速速率率、热热性性质质、过过程程的的条条件件、所需信息的种类和可得到的资金。所需信息的种类和可得到的资金。q 实验室催化反应器的类型实验室催化反应器的类型9非稳态非稳态;稳态稳态;间歇间歇;半间歇半间歇;暂态暂态(脉冲脉冲);连续的连续的1.反应器分析的基本概念反应器分析的基本概念q 连续等温式实验室反应器的两种极限情况连续等温式实验室反应器的两种极限情况10(1)连续流动搅拌釜式反应器连续流动搅拌釜式反应器(CSTR)特点特点：全混流全混流;各处温度相同各处温度相同;各处浓度均一各处浓度均一;V物料衡算：物料衡算：In=Out+Consumed即，即，Q0c0=Q0c+Wr图图 CSTR示意图示意图11(2)活塞流反应器活塞流反应器(PFR)特点特点：没有轴混没有轴混;无浓度或流体速度的径向梯度无浓度或流体速度的径向梯度;反应物的浓度只是反应器长度的函数反应物的浓度只是反应器长度的函数;应用物料衡算于反应器的微分体器，则有：应用物料衡算于反应器的微分体器，则有：F=(F+dF)+rdV（其中其中，F=F0(1-x)；c0=F/V，c=c0(1-x);=V/Q0）122.间歇式反应器间歇式反应器在在催催化化剂剂测测试试中中间间歇歇式式反反应应器器主主要要用用于于高高压压、高高温温反反应应，用高压釜快速筛选催化剂用高压釜快速筛选催化剂q 间歇式高压釜用于催化剂测试中存在的问题间歇式高压釜用于催化剂测试中存在的问题:1)1)升降温度时间长；飞温；产物分布变宽升降温度时间长；飞温；产物分布变宽2)2)反应物与产物的分压变化不可控、不可测反应物与产物的分压变化不可控、不可测3)3)产物的最终组成只代表一段时间的平均值产物的最终组成只代表一段时间的平均值4)4)毒物的累积能破坏产率的模式和反应速率毒物的累积能破坏产率的模式和反应速率5)5)笨重、使用不方便笨重、使用不方便6)6)运转时难以从高压釜中抽取样品运转时难以从高压釜中抽取样品7)7)一般不能独立地控制温度和压力一般不能独立地控制温度和压力8)8)高压釜降压时，可能出现产物的分馏；收高压釜降压时，可能出现产物的分馏；收集气体样品时操作要小心集气体样品时操作要小心q 间歇式高压釜用于催化剂测试中存在的优点间歇式高压釜用于催化剂测试中存在的优点:装卸时间快装卸时间快;投资少投资少133.暂态反应器暂态反应器图图 典型脉冲反应器工作示意图典型脉冲反应器工作示意图用于催化剂筛选、测活性和选择性，也有用于动力学用于催化剂筛选、测活性和选择性，也有用于动力学脉冲方式进样，反应气体在催化剂上的吸附、脱附行为与连脉冲方式进样，反应气体在催化剂上的吸附、脱附行为与连续反应器内的行为有很大的区别续反应器内的行为有很大的区别操操作作时时令令某某种种惰惰性性气气体体(He 或或H2)或或反反应应物物之之一一连连续续流流过过催化剂床层，周期地将反应物用针筒或进样阀引入载气流催化剂床层，周期地将反应物用针筒或进样阀引入载气流143.连续流动反应器连续流动反应器(1)积分式或微分式活塞流反应器积分式或微分式活塞流反应器 积积分分式式活活塞塞流流反反应应器器，指指催催化化剂剂装装量量多多，反反应应物物每每次次通通过过反反应应器器后后，转转化化率率较较大大，即即反反应应物物起起了了明明显显变变化的反应器化的反应器优点：进出口浓度差别大，易检测，且准确优点：进出口浓度差别大，易检测，且准确 缺点：缺点：不易做到等温不易做到等温 微微分分式式活活塞塞反反应应器器，与与积积分分反反应应器器构构造造上上无无原原则则区区别别，只只是是催催化化剂剂用用量量少少，有有的的甚甚至至不不到到1 1克克，单单程程转转化率相应也低，一般在化率相应也低，一般在10%10%以下以下优点：易等温，试验数据处理简单，催化剂用量少优点：易等温，试验数据处理简单，催化剂用量少缺点：由于进出口浓度差别小，不易分析准确缺点：由于进出口浓度差别小，不易分析准确15(2)再循环微分反应器再循环微分反应器 外循环反应器外循环反应器，由外部的泵或虹吸作用提供再循环，由外部的泵或虹吸作用提供再循环缺点：依靠外部再循环缺点：依靠外部再循环“泵泵”提供循环；提供循环；反应气体在循环中可能出现冷却或凝结反应气体在循环中可能出现冷却或凝结16 内内循循环环反反应应器器，借借助助内内部部一一叶叶轮轮使使反反应应混混合合物物与与催催化剂床层反复多次接触，以达到内部循环化剂床层反复多次接触，以达到内部循环缺点：催化剂温度难以测量；缺点：催化剂温度难以测量；于均相反应，应用有困难于均相反应，应用有困难17(3)滴流床反应器滴流床反应器气气-液液-固三相反应器分为两大类：固三相反应器分为两大类：I.气气相相为为连连续续相相，液液相相为为分分散散相相，固固相相为为固固定定床床的的反反应应器器，称称为为滴滴流流床床反反应器应器；II.液液相相为为连连续续相相，气气相相为为分分散散相相，固固相相为为固固定定床床或或流流化化床的反应器床的反应器18滴流床反应器的主要优滴流床反应器的主要优/缺点缺点优优 点点缺缺 点点19(4)固定床与流化床反应器固定床与流化床反应器q 固定床反应器固定床反应器又又称称填填充充床床反反应应器器，装装填填有有固固体体催催化化剂剂或或固固体体反反应应物物用用以以实实现现多多相相催催化化过过程程的的一一种种反反应应器器。固固体体物物通通常常呈呈颗颗粒粒状状，粒粒径径215mm左左右右，堆堆积积成成一一定定高高度度（或或厚厚度度）的的床床层层。床床层层静静止止不不动动，流流体体通通过过床床层层进进行反应行反应。20固定床反应器的主要优固定床反应器的主要优/缺点缺点优优 点点缺缺 点点v值值得得注注意意的的是是，固固定定床床反反应应器器中中的的催催化化剂剂不不限限于于颗颗粒粒状状，网网状状催催化化剂剂早早已已应应用用于于工工业业上上。目目前前，蜂蜂窝窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。状、纤维状催化剂也已被广泛使用。21q 流化床反应器流化床反应器一一种种利利用用气气体体或或液液体体通通过过颗颗粒粒状状固固体体层层而而使使固固体体颗颗粒粒处处于于悬悬浮浮运运动动状状态态，并并进进行行气气固固相相反反应应过过程程或液固相反应过程的反应器。或液固相反应过程的反应器。图图 流化床反应器示意图流化床反应器示意图22q 流流化化床床的的形形成成过过程程、流流态态化化的的形形式式与与气气体体流流速速u u，以以及及与与床床层层压压降降p p的的关关系系(参参见见p p2 24 46 62 24 47 7及及图图1 11 1-1 13 3)23流化床反应器的主要优流化床反应器的主要优/缺点缺点优优 点点缺缺 点点1)1)床内物料的流化态有助于实施床内物料的流化态有助于实施连续流动和循环操作连续流动和循环操作；2)2)流体和颗粒的运动使床层具有流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能，床层内部温良好的传热性能，床层内部温度均匀，且易于控制；度均匀，且易于控制；3)3)流化床结构简单、紧凑，适宜流化床结构简单、紧凑，适宜于大型操作；于大型操作；4)4)气气-固之间的传质速率较高，固之间的传质速率较高，催化剂的表面利用率高催化剂的表面利用率高a)a)固体颗粒的迅速循环和气泡固体颗粒的迅速循环和气泡的搅动作用，造成固体颗粒的搅动作用，造成固体颗粒某种不利的停留时间分布；某种不利的停留时间分布；b)b)部分气体以气泡的形式通过部分气体以气泡的形式通过床层，降低了气床层，降低了气-固接触效率，固接触效率，导致不合适的产物分布；导致不合适的产物分布；c)c)存在着固体颗粒的损失和磨存在着固体颗粒的损失和磨损现象；损现象；d)d)工程放大较为困难工程放大较为困难24q要要全全面面考考虑虑流流化化床床的的物物性性，需需测测定定的的变变量量主主要要有有：固固体体和和气气体体的的温温度度、出出口口气气体体的的组组成成、压压力力、固固体体粒粒度度、床床层层的的黏黏度度和和密密度度、气气泡泡尺尺寸寸、传传热热、传传质质以及固体颗粒的运动速率和方向以及固体颗粒的运动速率和方向等。等。q流流化化床床催催化化反反应应器器已已广广泛泛应应用用于于研研究究多多种种过过程程的的催催化化剂剂和和动动力力学学，如如石石油油裂裂化化、加加氢氢反反应应、丙丙烯烯腈腈生生产产、烯烯烃烃的的氧氧氯氯化化反反应应、萘萘氧氧化化制制苯苯酐酐、合合成成乙乙酸酸乙乙烯烯、甲甲苯苯和和二二甲甲苯苯的的氨氨氧氧化化以以及及高高密密度度和和低低密度的聚乙烯生产密度的聚乙烯生产等。等。催化剂活性的测定催化剂活性的测定2511.2一、影响催化剂活性测定的因素一、影响催化剂活性测定的因素q催化剂颗粒直径与反应管直径的关系催化剂颗粒直径与反应管直径的关系26管壁效应管壁效应，指靠近器壁的空间结构与其他部分有，指靠近器壁的空间结构与其他部分有很大差别，器壁处的流动状况、传质、传热状况与很大差别，器壁处的流动状况、传质、传热状况与主流体中也有很大差别主流体中也有很大差别(通常近反应器壁除的局部空隙通常近反应器壁除的局部空隙率大，造成流速分布不均。特别是对小管径反应器而言）率大，造成流速分布不均。特别是对小管径反应器而言）为为消除气流的管壁效应和床层的过热消除气流的管壁效应和床层的过热，反应管，反应管直径直径(dT)和催化剂颗粒直径和催化剂颗粒直径(dg)之比应为之比应为:二、外扩散限制的消除二、外扩散限制的消除q 检查是否存在外扩散影响的试验检查是否存在外扩散影响的试验(p249，图，图11-14)27q 避免外扩散影响的措施，避免外扩散影响的措施，使流体处于湍流状态使流体处于湍流状态(搅搅拌，增大流体流速等拌，增大流体流速等)三、内表面利用率与内扩散限制的消除三、内表面利用率与内扩散限制的消除q 内表面利用率或效率因子内表面利用率或效率因子28q Thiele模模数数(hs)，描描述述反反应应速速率率与与扩扩散散速速率率的的相相对对关关系系，也也揭揭示示催催化化剂剂颗颗粒粒大大小小、颗颗粒粒密密度度、比比表表面面积积等等宏宏观观物物性性对对扩散速率的影响的物理参量扩散速率的影响的物理参量（参见（参见p250p250，式式11-2411-24式式11-2611-26）d d大、大、小、小、k ks s大，大，h hs s大，内表面利用率低，内扩散限制显著；大，内表面利用率低，内扩散限制显著；d d小、小、大、大、k ks s小，小，h hs s小，内表面利用率高，内扩散限制微弱小，内表面利用率高，内扩散限制微弱q 消除内扩散影响的措施，消除内扩散影响的措施，减小催化剂颗粒的粒径，或增大减小催化剂颗粒的粒径，或增大催化剂颗粒的内径催化剂颗粒的内径四、测定活性的试验方法四、测定活性的试验方法q 评价催化剂活性的一般参量评价催化剂活性的一般参量29 在给定的反应温度下原料达到的转化率在给定的反应温度下原料达到的转化率；原料达到给定转化程度所需的温度；原料达到给定转化程度所需的温度；在给定条件下的总反应速率；在给定条件下的总反应速率；在特定温度下对于给定转化率所需的空速；在特定温度下对于给定转化率所需的空速；由体系的试验研究所推导的动力学参数由体系的试验研究所推导的动力学参数根根据据分分析析反反应应物物的的组组成成，可可算算出出表表征征催催化化剂剂活活性性的的转转化化率率。为为使使测测定定的的数数据据准准确确可可靠靠，测测量量工工具具和和仪器都要严格校正仪器都要严格校正五、活性测试的实例五、活性测试的实例例一例一，钴钼加氢脱硫催化剂的活性测试，钴钼加氢脱硫催化剂的活性测试(一般流动法一般流动法)例二例二，氨合成用催化剂的活性测试，氨合成用催化剂的活性测试(一般流动法一般流动法)例三例三，丙烯选择性氧化催化剂的活性及反应动力学的，丙烯选择性氧化催化剂的活性及反应动力学的测试（微型反应器测试（微型反应器色谱联用法）色谱联用法）30催化剂的宏观物性催化剂的宏观物性及其测定及其测定3111.3催催化化剂剂的的宏宏观观物物性性，是是包包括括组组成成各各粒粒子子或或粒粒子子聚聚集集体体的的大大小小、形形状状，孔孔隙隙结结构构所所构构成成的的表表面面积积、孔孔体体积积、孔孔的的形形状状及及大大小小分分布布的的特特点点，以以及及与与此此有有关的关的传递特性及机械强度传递特性及机械强度等等32其中，实验上可测定的量通常包括：其中，实验上可测定的量通常包括：1.表面积、比表面积表面积、比表面积2.孔结构：孔径孔结构：孔径、孔径分布、孔径分布、孔容、孔容、孔隙率、孔隙率3.催化剂密度：颗粒密度催化剂密度：颗粒密度、骨架密度和堆密度、骨架密度和堆密度4.机械强度机械强度一、催化剂的表面积及其测定一、催化剂的表面积及其测定1.表面积与活性表面积与活性一一般般而而言言，表表面面积积愈愈大大，催催化化剂剂的的活活性性愈愈高高，故故常常把把催化剂做粉末或分散在表面积较大的载体上催化剂做粉末或分散在表面积较大的载体上332.比表面积及其测定原理比表面积及其测定原理比比表表面面积积(Specific Surface Area)，指指单单位位质质量量或或单单位位体体积积固固体体的的表表面面积积，常常用用1g固固体体的的总总表表面面积积表表示示；其其大大小小与与颗颗粒粒的的粒粒径径及及形形状状、表表面面缺缺陷陷及及孔孔结结构构密密切切相关相关；常用测定方法有化学吸附法和物理吸附法；常用测定方法有化学吸附法和物理吸附法vBET多层吸附法测比表面积原理多层吸附法测比表面积原理34前景知识回顾前景知识回顾 BET吸附理论、吸附理论、BET吸附等温式吸附等温式式式(3-25)图图 p/V(p-p0)与与p/p0的关系的关系35v比表面积的实验测定比表面积的实验测定BET公式中的公式中的平衡吸附体积平衡吸附体积(V)可用可用容量法和重量容量法和重量法法来测定；目前最常用的却是来测定；目前最常用的却是流动吸附色谱法流动吸附色谱法图图 色谱法测定比表面积的装置及吸附色谱法测定比表面积的装置及吸附-脱附色谱峰示意图脱附色谱峰示意图36v单点法比表面积和单点法比表面积和Langmuir比表面积比表面积1）以以N2作作吸吸附附质质时时，BET公公式式中中的的常常数数c值值在在50200之之间间，截截距距1/(Vmc)很很小小，斜斜率率(c-1)/(Vmc)近近似似等等于于1/Vm，把把p/p0=0.20.25的的一一实实验验点点和和原原点点连连成成直直线线，由由斜斜率率的的倒倒数数计计算算Vm，称单点法，测出的比表面积称为单点比表面积称单点法，测出的比表面积称为单点比表面积2）对对于于微微孔孔(d2.5nm)的的物物理理吸吸附附，可可使使用用Langmuir等等温温方方程式来描述，利用程式来描述，利用Langmuir方程式方程式求出单层饱和吸附量求出单层饱和吸附量Vm，再根据再根据求出该微孔的比表面积，即为求出该微孔的比表面积，即为Langmuir比表面积比表面积式式(3-17)二、催化剂的孔结构及其测定二、催化剂的孔结构及其测定1.孔结构与活性和选择性孔结构与活性和选择性当当催催化化反反应应受受内内扩扩散散控控制制时时，催催化化剂剂的的活活性性和和选选择择性性与与孔孔结结构有关；且内扩散控制构有关；且内扩散控制对反应级数高的反应影响更大些对反应级数高的反应影响更大些37图图 11-2311-23图图 11-2411-24382.孔结构的测定孔结构的测定(1)催化剂的密度测定催化剂的密度测定催催化化剂剂的的密密度度，指指单单位位体体积积内内含含有有的的催催化化剂剂的的质量质量其其大大小小反反映映出出催催化化剂剂的的孔孔结结构构与与活活性性组组成成、晶晶相相组组成成之之间间的的关关系系；一一般般催催化化剂剂的的空空体体积积越越大大，密密度度越越小小；催催化化剂剂组组分分中中重重金金属属含含量量越越高高，则则密密度度越越大；载体的晶相组成不同，密度也不同。大；载体的晶相组成不同，密度也不同。由由于于体体积积V包包含含的的内内容容不不同同，催催化化剂剂密密度度有有不不同的表示内容，可分为堆密度、颗粒密度和真密度同的表示内容，可分为堆密度、颗粒密度和真密度39 堆堆密密度度，用用量量筒筒测测量量催催化化剂剂的的体体积积时时，所所得得到到的的密度密度将将一一定定质质量量m的的催催化化剂剂放放在在量量筒筒中中，使使量量筒筒振振动动至至体体积积不不变变后后，测测出出体体积积，然然后后算算出出堆堆；当当催催化化剂剂的颗粒较大时，量筒的直径不能过小的颗粒较大时，量筒的直径不能过小40 颗颗粒粒密密度度，单单粒粒催催化化剂剂的的质质(重重)量量与与其其几几何何体体积积之之比比；单单粒粒催催化化剂剂的的几几何何体体积积很很难难准准确确地地测测定定，常常取取一一定定堆堆体体积积V堆堆的的催催化化剂剂精精确确地地测测量量颗颗粒粒间间的的空空隙隙V隙隙后，换算求得，再计算后，换算求得，再计算颗颗汞汞置置换换法法测测V隙隙，利利用用汞汞在在常常压压下下只只能能进进入入孔孔径径大大于于5000nm的的孔孔的的原原理理，测测量量时时先先将将催催化化剂剂放放入入特特制制的的已已知知容容积积的的瓶瓶中中，加加入入汞汞，保保持持恒恒温温，然然后后倒倒出汞，称其重量，换算成出汞，称其重量，换算成V汞汞=V隙隙41 真真密密度度，当当测测量量的的体体积积仅仅仅仅是是催催化化剂剂的的实实际际固固体骨架的体积时，测得的密度（又称为骨架密度）体骨架的体积时，测得的密度（又称为骨架密度）氦氦置置换换法法测测V真真，氦氦分分子子小小，能能进进入入颗颗粒粒内内的的所所有有细细孔孔，由由引引入入的的氦氦气气量量，根根据据气气体体定定律律和和实实验验时时的的温温度度、压压力力可可算算出出氦氦气气占占据据的的体体积积V氦氦，V氦氦=V隙隙+V孔孔，则，则V真真=V堆堆-V氦氦42(2)比孔容、孔隙率、平均孔半径和孔长比孔容、孔隙率、平均孔半径和孔长 比比孔孔容容的的测测定定，每每克克催催化化剂剂颗颗粒粒内内所所有有孔孔的的体体积积总和称为比孔体积或比孔容总和称为比孔体积或比孔容 孔孔隙隙率率的的测测定定，每每克克催催化化剂剂内内孔孔体体积积与与催催化化剂剂颗颗粒体积粒体积(不包括颗粒之间的空隙体积不包括颗粒之间的空隙体积)之比，以之比，以表示表示43 平均孔半径和平均孔长的简化计算平均孔半径和平均孔长的简化计算催催化化剂剂颗颗粒粒的的简简化化模模型型，每每颗颗催催化化剂剂具具有有np个个圆圆柱柱形形孔孔，每每个个孔孔的的平平均均长长度度为为 ，孔孔的的平平均均孔孔半半径为径为 ，则有，则有、和和其其中中，Vg比比孔孔容容，Sg比比表表面面积积，Vp颗颗粒粒的的总总几何体积，几何体积，Sx颗粒的几何表面积颗粒的几何表面积44(3)孔隙分布孔隙分布，指催化剂的孔体积随孔径的变化，指催化剂的孔体积随孔径的变化孔隙分布的测定方法孔隙分布的测定方法 气体吸附法，以毛细管凝聚理论为基础气体吸附法，以毛细管凝聚理论为基础 压压汞汞法法，测测大大孔孔孔孔径径分分布布和和孔孔径径4nm以以上上的的中中孔孔孔径分布孔径分布三、催化剂机械强度的测定三、催化剂机械强度的测定451.1.抗压强度抗压强度，对被测催化剂均匀施加压力直至颗粒，对被测催化剂均匀施加压力直至颗粒粒片被压碎为止前所能承受的最大压力或负荷粒片被压碎为止前所能承受的最大压力或负荷,或称或称压碎强度压碎强度(1)(1)单颗粒压碎强度，由单颗粒压碎强度，由正、侧压压碎强度试验正、侧压压碎强度试验或或刀刀刃压碎强度试验刃压碎强度试验测得测得图图 轴向压碎和径向压碎示意图轴向压碎和径向压碎示意图46(2)(2)堆积压碎强度堆积压碎强度，以某压力下一定量催化剂的破碎，以某压力下一定量催化剂的破碎率表示率表示图图 测定堆积压碎强度的仪器测定堆积压碎强度的仪器-样样品品池池S安安装装在在天天平平盘盘B上上，由由手手轮轮H和和螺螺纹纹杆杆T、驱驱动动柱柱塞塞P向向试试样样施施加加负负荷荷，由由支支架架Y对对天天平平底底座座产产生生压压力力。为为防防止止施施加加负负荷荷时时P转转动，动，T应有销槽应有销槽472.2.磨损强度磨损强度，指在固定床填装或卸出时催化剂的抗，指在固定床填装或卸出时催化剂的抗磨性能，或在流化床中催化剂颗粒的抗磨损性能；磨性能，或在流化床中催化剂颗粒的抗磨损性能；定义为：定义为：一定时间内磨损前后样品重量的比值一定时间内磨损前后样品重量的比值(Wt时间时间t内末被磨损脱落的试样重量，内末被磨损脱落的试样重量，W0原始试样重量原始试样重量)磨磨损损强强度度越越大大(磨磨损损率率越越小小)，催催化化剂剂的的抗抗摩摩擦擦能能力越大力越大催化剂抗毒性能的评价催化剂抗毒性能的评价4811.4q催化剂中毒催化剂中毒，指反应体系中存在一些有害、有毒，指反应体系中存在一些有害、有毒的物质使催化剂的活性、选择性和稳定性降低或完全的物质使催化剂的活性、选择性和稳定性降低或完全失去的现象失去的现象49q催化剂毒物催化剂毒物a)含硫化合物：含硫化合物：H2S、SO2、CS2、硫醇、硫醚、噻吩等；硫醇、硫醚、噻吩等；b)含氧化合物：含氧化合物：O2、CO、CO2、H2O等；等；c)含卤素化合物；含卤素化合物；d)含磷化合物；含磷化合物；e)含砷化合物；含砷化合物；f)重金重金属属g)有机金属化合物有机金属化合物不同的催化剂对毒物有着不同的抗毒性能，同一种催化剂不同的催化剂对毒物有着不同的抗毒性能，同一种催化剂对同一毒物在不同的反应条件下也可能具有不同的抗毒性能对同一毒物在不同的反应条件下也可能具有不同的抗毒性能50q催催化化剂剂的的抗抗毒毒性性能能，指指催催化化剂剂抵抵抗抗反反应应体体系系中中有有毒、有害物质的能力毒、有害物质的能力q对催化剂的抗毒性能的评价可采用的方法对催化剂的抗毒性能的评价可采用的方法：I.定量毒化后，再测定催化剂性能；定量毒化后，再测定催化剂性能；II.预预定定催催化化剂剂活活性性和和选选择择性性维维持持在在某某一一水水准准上上，视视加入毒物的最高量，加入量高者其抗毒性能较强；加入毒物的最高量，加入量高者其抗毒性能较强；III.再再生生中中毒毒后后的的催催化化剂剂，视视活活性性和和选选择择性性恢恢复复的的程程度，恢复程度好的其抗毒性能较好度，恢复程度好的其抗毒性能较好工业催化剂寿命的考察工业催化剂寿命的考察5111.552图图 催化剂活性随时间变化曲线催化剂活性随时间变化曲线q工业催化剂的寿命工业催化剂的寿命指指在在工工业业生生产产条条件件下下催催化化剂剂的的活活性性能能够够达达到到装装置置生生产产能能力力和和原原料料消消耗耗定定额额的的允允许许使使用用时时间间；也也可可以以是是指指活活性性下下降降后后经经再再生生，活活性性又又恢恢复复的的累累计计使使用时间用时间53q工业催化剂的再生与寿命的关系工业催化剂的再生与寿命的关系q影响催化剂寿命的因素影响催化剂寿命的因素1)1)热稳定性的影响热稳定性的影响；2)2)化学稳定性的影响化学稳定性的影响3)3)催化剂中毒或被污染的影响；催化剂中毒或被污染的影响；4 4）催化剂力学性能的影响催化剂力学性能的影响54q“催速催速”寿命实验寿命实验1 1）连连续续试试验验法法，考考察察催催化化剂剂的的活活性性和和选选择择性性对对应应于于运运行行时时间间的的关关系系。试试验验在在通通常常用用于于动动力力学学研研究究的的试试验验装装置置上上进进行行，尽尽可可能能保保持持各各种种过过程程参参数数与与工工业业反反应应相相一一致致的的情情况况下下来来考考察察其其中中某某一一强强化化参参数数的的影影响；必要时额外配备催化剂采样口响；必要时额外配备催化剂采样口2 2）中中间间失失活活法法，选选择择在在合合适适的的条条件件下下处处理理催催化化剂剂，对对处处理理前前后后的的催催化化剂剂进进行行相相同同的的标标准准测测试试，比比较较催催化化剂剂活活性性和和选选择择性性的的差差异异，得得到到催催化化剂剂寿寿命命的的相相关关数据数据q铂重整催化剂催速寿命实验实例（自修）铂重整催化剂催速寿命实验实例（自修）作作 业业1.可用来表示催化剂活性的参量有哪些可用来表示催化剂活性的参量有哪些？2.简述简述BET法测定催化剂比表面积的一般原理。法测定催化剂比表面积的一般原理。3.辨辨析析催催化化剂剂的的密密度度(堆堆密密度度、颗颗粒粒密密度度、真真密密度度)、比孔容、孔隙率和孔隙分布等几个概念。比孔容、孔隙率和孔隙分布等几个概念。4.什么是催化剂抗压碎强度？如何测定之。什么是催化剂抗压碎强度？如何测定之。5.阐述工业催化剂寿命的含义。阐述工业催化剂寿命的含义。55